Bugün tıp ,eczacılık, tarım, hayvancılık, çevre,gıda ,kağıt,tekstil,deterjan vb. birçok alanda enzimler kullanılmaktadır. Nerde hangi enzimin nasıl kullanıldığını anlatmadan önce size kısaca enzimlerin ne olduğundan bahsetmek istiyorum.
Enzim Nedir?
Enzimler canlılarda bulunan biyolojik katalizörlerdir. Hücrelerde yaşamsal tüm faaliyetler enzimlerin aktivitelerine bağlıdır, diğer bir ifade ile enzimler yaşam anahtarıdır. Daha ayrıntılı bilgi için buraya da bakabilirsiniz.
Enzimler Nasıl Elde Edilir?
Enzimler, çeşitli yöntemlerle elde edilirler. Hayvan kaynaklı enzimler arasında en yaygın üretilen enzim rennin’dir. Ancak maliyetinin yüksek olması ve ekstraksiyonunun güçlüğü gibi nedenlerle hayvanlar, enzim üretiminde daha az tercih edilen bir kaynaktır. Bitkiler ise hayvanlara göre daha kısa sürede büyümeleri ve fazla miktarda yetiştirilmelerinin mümkün olması gibi nedenlerle üstünlük taşımaktadırlar.
Günümüzde bitki ve hayvanlara göre çok daha kısa sürede gelişmeleri, üretiminin kolaylıkla kontrol altına alınabilmesi, ekstraksiyon yöntemlerinin kolaylığı, kararlı olmaları gibi nedenlerle mikrobiyal kaynaklı enzim üretimi daha yaygındır. Bitkilerin atıklarını biriktirmesi ve bu atıkların bazı durumlarda toksik olmasına karşın, mikroorganizmalarda böyle atık birikiminin olmaması bir diğer üstün özellikleridir. Endüstriyel boyutta enzim üretiminde kullanılan başlıca mikroorganizmalar bakteri ve küflerdir.
Mikrobiyal Enzimler
Enzimlerin önemli bir bölümü katı veya sıvı atıkların ve yan ürünlerin fermantasyonu ile üretilmektedir. Hidroliz grubu enzimlerden amilazlar, selülazlar, hemiselilazlar, pektinazlar, proteazlar ve lipazlar çeşitli gıda atıklarının işlenmesiyle mikrobiyal olarak üretim gerçekleştirilen en önemli enzimlerdir.
Enzim üretiminde yaygın olarak kullanılan mikroorganizmalar, Rhizopus, Aspergillus, Endothia,Bacillus, Mucor, Candida, Micrococcus, Morteirella, Streptomyces, Actinoplanes ve Kluyveromces cinslerine ait bakteri, küf ve mayalardır. Gıda sanayinde mikroorganizmalardan elde edilen çok sayıda enzim vardır. Örneğin, invertaz enzimi gıda endüstrisinde özellikle şekerleme ve reçel üretiminde en yaygın olarak kullanılan enzim olup sakkorozun glukoz ve fruktoza hidrolizini katalize eder. Fruktozun daha tatlı olması ve kolay kristalize olmaması gibi nedenlerle gıda sanayinde glukoza karşı tercih edildiği durumlarda invertaz enziminden yararlanılmaktadır. Endüstriyel ölçekte yaygın olarak üretimi yapılan alfa amilaz nişastanın hidrolizi için kullanılmakta olup gıda endüstrisindeki başlıca kullanım alanı glukoz, maltoz, ve yüksek oligosakkaritler içeren şeker şuruplarının üretimidir.
Gıda ve içecek endüstrisinde mısır şuruplarının üretiminde önemli bir role sahip glukoz izomeraz enzimi, glukozu fruktoza izomerize eden bir enzimdir. Genellikle, birçok mikroorganizma tarafından hücre içinde sentezlenmekte ve özellikle fruktoz içeren mısır şuruplarının üretiminde kullanılmaktadır.
Genetik Mühendisliği Yöntemleri İle Enzim Eldesi
Rekombinant DNA teknolojisi sayesinde mikrobiyal bitki veya hayvan hücrelerindeki metabolik yolların, yabancı genlerin ilavesi veya endojen genlerin değiştirilmesiyle yeniden tasarlanması mümkündür. Bu gelişmeler sayesinde enzimlere müdahale edilerek, çeşitli gıda bileşenlerinin kimyasal bileşiminin ve fiziksel özelliklerinin değiştirilmesi olanaklı hale gelmiştir. Bu teknolojiyle enzimlere farklı özellikler kazandırılmaktadır.
Genetik mühendisliği ile enzim üretiminde konakçı olarak bitkiler, hayvanlar veya mikroorganizmalar kullanılabilmektedir. Tüm uygulamaların çeşitli üstünlük veya zayıflıkları olup, uygun konak, hedeflenen proteine ve beklenen uygulama alanına bağlı olarak, teknik ve
ekonomik koşulları sağlayacak şekilde seçilmelidir.
Uygulama Alanları
- Ekmek endüstrisi: Fungal alfa amilaz, normal hamur ve ekmek hamurunun hacmini ve ekmek içi yapısını değistirerek kalitesini arttırır. Amilaz bayatlamayı engeller. Pentosanazlar rutubeti arttırarak hamur hazırlama süresini ve hazırlarken uygulanan kuvveti azaltır.
- Bebek gıdaları: Proteaz, bisküvi üretiminde kullanılarak sindirimin kolaylaşması sağlanır. Karbonhidraz ucuz nişasta şurubunu pahalı olan şeker şurubuna dönüştürür.
- Alkol endüstrisi: Bira üretimi yapılırken arpanın ezilmesi ile bazı enzimler meydana gelir. Bu enzimler yardımıyla nişasta ve proteinleri parçalar ve basit şekerler üretilir. Bu şekerlerde fermantasyona uğrayarak alkole dönüşür. Proteazlar, biranın muhafaza edildiği süre zarfında oluşabilecek bulanıklığı engeller.
- Meyve suları: Selulazlar berraklaştırmada kullanılır.
- Et yumuşatma endüstrisi: Papain adlı enzim etin pişirileceği esnada yumuşaması için kullanılır.
- Kâğıt endüstrisi: Amilaz enzimi kâğıda şekil verilmesini ve kaplanmasını olanak verir. Selülaz enzimi mürekkebin silinmesine yardımcı olur. Ksilenaz ise kağıt hamurunu beyazlatır.
- Kauçuk endüstrisi: Katalaz enzimi hidrojen paraksiti parçalayarak sünger kauçuk imal etme imkanı verir.
- Fotoğraf endüstrisi: Proteaz enzimi elde kalan fotoğraf filmlerinin içindeki gümüşü elde etmek için jelâtini çözer.
- Süt endüstrisi: Lipaz adlı enzim maviküflü Rokfor peynirinin oluşumu esnasında yeterli olgunluğa erişmesini sağlar.
- Eczacılık: Sindirimi kolaylaştıran ilaçların temel maddesi olan proteini parçalamak için proteaz, nişastayı parçalamak için selülaz ve yağları parçalamak için lipaz kullanılır.
